半導體制冷器是一種不用制冷劑、沒有運動部件的電器。它的熱電堆起著普通制冷壓縮機的作用，冷端及其熱交換器相當于普通制冷裝置的蒸發器，而熱端及其熱交換器則相當于冷凝器。通電時，自由電子和空穴在外電場的作用下，離開熱電堆的冷端向熱端運動，相當于制冷劑在制冷壓縮機中的壓縮過程。在熱電堆的冷端，通過熱交換器吸熱，同時產生電子一空穴對，這相當于制冷劑在蒸發器中的吸熱和蒸發。在熱電堆的熱端，發生電子空穴對的復合，同時通過熱交換器散熱，相當于制冷劑在冷凝器中的放熱和凝結。
機械壓縮式制冷與熱電制冷系統間存在著一些類似的地方，每個系統中，最重要的是熱端和冷端內能改變的方法。對于蒸氣壓縮循環，節流閥是使能量變化的設備。當制冷劑離開冷凝器時，是處在高壓和中等溫度下的飽和液體；當制冷劑通過節流閥時，是絕熱焙相等的節流過程。因此，制冷劑是作為低壓、低溫、低質量的蒸汽而離開節流閥，而且處于最低的能級狀態。這使制冷劑在汽化過程中能吸收大量的熱。沒有節流閥，壓力就不改變，制冷劑的焓就不變，也就不會出現“抽熱”。在熱電制冷系統中的類似部分是C型和N型半導體材料中存在的電子能量的差。假若整個系統電子能級相同，也就不會出現“抽熱”。
